冲击波极端条件下脆性介质的力学响应特性及其细观结构破坏特征

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quhaoshu
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与延性介质相比,脆性介质在冲击波极端条件下表现出异常的力学响应特性,该文选用玻璃和岩石分别作为均质和非均质脆性介质代表性材料,进行了较为系统的研究.结果表明,这些异常的力学响应特性与脆性介质在冲击波压缩作用下的细观结构破坏行为密切相关.文中着重讨论了在低于Hugoniot弹性极限的应力区内脆性介质中两类较为典型的压缩破坏现象——破坏波和压缩损伤,得到了一些有意义的结果.总观结果,可以归纳出以下见解:(1)延性介质的压缩破坏通常发生在σ<,HEL>以上的加载应力区,其形成机制主要与塑性形变及与之相关的绝热剪切带形成有关.与延性介质的上述性质相比,脆性介质在远小于σ<,HEL>的加载应力区即出现压缩破坏现象,其形成机制与原生微裂纹等缺陷在冲击波作用下的扩展和传播有关.(2)对于均质和非均质两类脆性介质,其压缩破坏的物理过程仍有实质性区别.以玻璃为代表的均质脆性材料,在σ<,HEL>应力以下,主要以"破坏液"为表现形式.这一类的结构破坏主要起因于样品表面的原生微裂纹扩展,其破坏区边界的移动速度由于受裂纹传播速度的制约,要明显低于冲击波阵面的传播速度.另一方面,对于以AOW岩石为代表的非均质脆性材料(岩石和陶瓷均属此类介质),在σ<,HEL>应力以下,其破坏主要表现为"压缩损伤"形式.这种破坏的形成与样品内部的原生微裂纹在冲击波作用下的激活和扩展有关.由于微裂纹激活和扩展的驰豫时间将随着加载应力的增加而减小,当加载应力达到σ<,HEL>时,驰豫时间减小为零,即冲击波阵面与破坏区边界完全重合,因此这类破坏区边界的移动速度最终将达到冲击波传播速度.
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